[发明专利]基于稀疏表示的地下隐藏裂缝填充物识别方法

说明书

技术领域

本发明属于超宽带探地雷达弱小目标检测领域，具体涉及一种基于稀疏 表示的地下隐藏裂缝填充物识别方法。

背景技术

超宽带探地雷达的抗干扰性强、分辨率高等优点使其在道路桥梁的裂缝 探测中具有重要的发展运用前景，在地下隐藏异质体裂缝的探测实现中对于 异质体裂缝的介电常数和几何结构的探测更是十分棘手的问题，是国内外研 究的重点与难点。针对道路桥梁中隐藏的裂化隐患，通过常规GPR设备对沥 青路面的裂缝进行大量的探测研究表明，探地雷达可以探测裂缝表面的位置， 但是裂缝填充物起到重要的作用，如果填充物语周围煤质有近乎相同的介电 常数，裂缝探测变得困难。再加上探底雷达高分辨率的要求，需要采集数据 量激增，对数据处理和实时显示带来困难，针对地下隐藏裂缝填充物的识别 问题仍未得到有效解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于稀疏表示的地下隐藏裂缝填 充物识别方法，其具有减少采样数据量和精确度高的特点。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

基于稀疏表示的地下隐藏裂缝填充物的识别方法，包括如下步骤：

步骤1，构建具有不同填充物的地下隐藏裂缝的模拟探测场景，并通过 探地雷达向所构建的模拟探测场景发射信号，获取不同裂缝填充物的模拟回 波信号；

步骤2，分别对探地雷达获取的不同裂缝填充物的模拟回波信号进行经 验模态分解处理，并将得到的模拟经验模态分量与模拟回波信号进行相关性 分析，将与模拟回波信号相关性大的模拟经验模态分量选为最优模拟经验模 态分量；

步骤3，分别对探地雷达获取的不同裂缝填充物的模拟回波信号进行小 波分解处理，并将得到的模拟小波分解系数与模拟回波信号进行相关性分析， 将与模拟回波信号相关性大的模拟小波分解系数选为最优模拟小波分解系 数；

步骤4，将每种裂缝填充物的最优模拟小波分解系数分别与该裂缝填充 物的最优模拟经验模态分量进行相关性分析，将与最优模拟经验模态分量相 关性大的最优模拟小波分解系数作为该裂缝填充物的模拟回波信号的模拟特 征分量；

步骤5，将各种填充物的模拟特征分量作为新建过完备字典的基，构造 字典；

步骤6，通过探地雷达向待识别的实际探测场景发射信号，获取该实际 探测场景的地下隐藏裂缝填充物的实测回波信号；

步骤7，对探地雷达获取的地下隐藏的裂缝填充物的实测回波信号进行 经验模态分解处理，并将得到的实测经验模态分量与实测回波信号进行相关 性分析，将与实测回波信号相关性大的实测经验模态分量选为最优实测经验 模态分量；

步骤8，对探地雷达获取的地下隐藏的裂缝填充物的实测回波信号进行 小波分解处理，并将得到的实测小波分解系数与实测回波信号进行相关性分 析，将与实测回波信号相关性大的实测小波分解系数选为最优实测小波分解 系数；

步骤9，将地下隐藏的裂缝填充物的最优实测小波分解系数分别与该地 下隐藏裂缝填充物的最优实测经验模态分量进行相关性分析，将与最优实测 经验模态分量相关性大的最优实测小波分解系数作为该地下隐藏的裂缝填充 物的实测回波信号的实测特征分量；

步骤10，通过压缩感知重构方法，将步骤9所得的实测特征分量与步骤 5所构造的字典进行信号重构分辨，由此确定实际探测场景的地下隐藏的裂 缝填充物的种类。

上述方案中，所述裂缝填充物为空气、水和金属。

上述方案中，所述模拟回波信号和实测回波信号均为A-Scan回波数据。

步骤10中，压缩感知重构方法的稀疏度取为1。